CN117298464A - 磁共振设备以及包括磁共振设备的治疗系统 - Google Patents

Abstract

一种磁共振设备以及包括磁共振设备的治疗系统，磁共振设备包括：产生主磁场的主磁体，主磁体形成沿轴线方向延伸的容纳空间，用于容纳目标对象；主磁体包括沿容纳空间的径向相对设置的第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组，由第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组产生的主磁场方向与容纳空间的轴线方向形成预设角度；主磁场线圈具有不在同一平面的三维形状，主磁场线圈的至少两个弯折部分的弯折方向对应不同平面。

Description

磁共振设备以及包括磁共振设备的治疗系统

技术领域

本申请总体上涉及一种放射治疗系统，尤其涉及一种结合了放射治疗和磁共振成像技术的图像引导放射治疗系统。

背景技术

当前，在不同治疗阶段中，难以追踪肿瘤的变化(例如，运动)，这影响了对肿瘤的放射治疗。如今，各种成像技术可以在每次治疗之前或过程中提供肿瘤的图像。例如，可以将磁共振成像(MRI)装置与放射治疗设备结合使用以提供肿瘤的MRI图像。由于放射治疗设备的粒子加速器是通过加速粒子打靶产生X射线或者直接粒子辐射，在没有外磁场时，粒子束是沿直线前进的。如果存在磁场干扰，带电粒子由于洛伦兹力会偏离直线轨迹。在一些情况下，MRI设备的磁场可能会干扰到粒子加速器的正常运作，而粒子加速器的含磁部件也可能会使MRI图像产生伪影或者图像失真。因此，期望提供一种治疗系统，可以解决MRI设备的磁场与加速器带电粒子之间的干扰。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种磁共振设备，包括：产生主磁场的主磁体，所述主磁体形成沿轴线方向延伸的容纳空间，用于容纳目标对象；所述主磁体包括沿所述容纳空间的径向相对设置的第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组，由所述第一主磁场线圈组和所述第二主磁场线圈组产生的所述主磁场方向与所述容纳空间的轴线方向形成预设角度；所述主磁场线圈具有不在同一平面的三维形状，所述主磁场线圈的至少两个弯折部分的弯折方向对应不同平面。

在一些实施例中，所述主磁场线圈包括鞍型线圈或cos-theta型线圈。

在一些实施例中，所述第一主磁场线圈组或所述第二主磁场线圈组包括至少一个所述主磁场线圈。

本说明书实施例之一提供一种治疗系统，包括：如前所述的磁共振设备；放射治疗设备，包括用于将治疗束发送到所述目标对象的感兴趣区域的至少一部分的辐射源。

在一些实施例中，所述主磁体与所述辐射源绕所述轴线同步转动，使得所述辐射源沿所述径向的投影至少部分落入所述第一主磁场线圈组所围成的区域内或者位于所述第二主磁场线圈组所围成的区域内所述辐射源发出的所述治疗束的方向与所述主磁场方向相同。

在一些实施例中，所述磁共振设备包括至少一个第一开孔，所述治疗束通过所述第一开孔射向所述感兴趣区域的至少一部分。

在一些实施例中，所述放射治疗设备包括探测器，被配置为接收所述治疗束，所述探测器与所述辐射源沿所述径向相对设置。

在一些实施例中，所述磁共振设备包括至少一个第二开孔，所述至少一个第一开孔和所述至少一个第二开孔沿所述径向相对设置，所述治疗束穿过所述第二开孔被所述探测器接收。

在一些实施例中，所述主磁场线圈包括超导线圈。

在一些实施例中，所述主磁场线圈的冷却方式包括传导冷却。

本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性医疗系统的框图；

图2是根据本申请的一些实施例示出的示例性医疗装置；

图3A是示例性跑道型线圈；

图3B是根据本申请的一些实施例示出的鞍型线圈；

图3C是根据本申请的一些实施例示出的cos-theta型线圈；

图4A是根据本申请的一些实施例示出的鞍型线圈与容纳空间中心区域的关系；

图4B示出的是跑道型线圈与容纳空间中心区域的关系；

图5是根据本申请的一些实施例示出的示例性医疗装置；

图6是根据本申请的一些实施例示出的示例性医疗装置；

图7是根据本申请的一些实施例示出的示例性传到冷却方式示意图；

图8是根据本申请的一些实施例示出的示例性鞍型线圈横截面示意图；

图9是根据本申请的一些实施例示出的示例性鞍型屏蔽线圈示意图。

附图标号：

100：医疗系统；110：医疗装置；120：处理引擎；130：网络；140：存储设备；150：终端设备；151：移动设备；152：平板计算机；153：膝上型计算机；

200：MRI设备；201：容纳空间；202：主磁体；203：目标对象；204：病床；

300-1：跑道型线圈；303-306：跑道型线圈300-1的弯折部分；307：弯折部分303-306的弯折方向对应的平面；300-2、300-4：鞍型线圈；301-302：鞍型线圈300-2的弯折部分；308：弯折部分301的弯折方向对应的平面；309：弯折部分302的弯折方向对应的平面；300-3、300-5：cos-theta型线圈；310-311：cos-theta型线圈300-3的弯折部分；312：弯折部分310的弯折方向对应的平面；313：弯折部分311的弯折方向对应的平面；

400-1：鞍型线圈；400-2：跑道型线圈；401、404：鞍型线圈400-1的边；402：容纳空间的中心区域；403：边404与中心区域402的距离；405、406：跑道型线圈400-2的边；407：边406与中心区域402的距离；

510：MRI设备；520：放射治疗设备；

600：MRI设备；601：第一开孔；602：容纳空间；603：第二开孔；604：冷却装置；605：机架；606：辐射源；607：目标对象；608：主磁体；609：第一主磁场线圈组；610：第二主磁场线圈组；613：病床；

701：真空容器；702：超导磁体；703：屏蔽层；704：制冷机一级冷头端板；705：制冷机二级冷头端板；706：导冷结构；707：制冷机；

800：鞍型线圈；801：第一主磁场线圈组；802：第二主磁场线圈组；803：横截面；804：对应横截面804的球体积中心区域；805：容纳空间轴线；

901：第一主磁场线圈组；902：第二主磁场线圈组；903：第一屏蔽线圈组；904：第二屏蔽线圈组。

具体实施方式

以下描述是为了使本领域的普通技术人员能够实施和利用本申请，并且该描述是在特定的应用场景及其要求的环境下提供的。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所公开的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请并不限于所描述的实施例，而应该被给予与权利要求一致的最广泛的范围。

本申请中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，并不限制本申请的范围。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可以包括复数。还应当理解，如在本申请说明书中，术语"包括"、"包含"仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其他特征、整体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其他的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性医疗系统100的框图。

如图1所示，医疗系统100可以包括医疗装置110、一个或以上处理引擎120、网络130、存储设备140和一个或以上终端设备150。在一些实施例中，医疗装置110、一个或以上处理引擎120、存储设备140和/或终端设备150可以通过无线连接(例如，由网络130提供的无线连接)、有线连接(例如，由网络130提供的有线连接)或其任意组合相互连接和/或通信。

在一些实施例中，医疗系统100可以包括成像系统。成像系统可以包括单模态成像系统和/或多模态成像系统。单模态成像系统可以包括磁共振成像(MRI)系统。多模态成像系统可以包括计算机断层扫描-磁共振成像(MRI-CT)系统、正电子发射断层扫描-磁共振成像(PET-MRI)系统、单光子发射计算机断层扫描-磁共振成像(SPECT-MRI)系统、数字减影血管造影-磁共振成像(DSA-MRI)系统等。在一些实施例中，医疗系统100可以包括治疗系统。治疗系统可以包括治疗计划系统(TPS)、图像引导放射治疗(IGRT)等。图像引导放射治疗(IGRT)可以包括治疗装置和成像装置。治疗装置可以包括直线加速器、回旋加速器、同步加速器等，配置为对对象进行放射治疗。治疗装置可以包括粒子种类的加速器，包括例如光子、电子、质子或重离子。成像装置可以包括MRI扫描仪等。

医疗装置110可以包括磁共振成像部件(以下称为“MRI设备”)。MRI设备可以通过扫描对象或对象的一部分来生成与磁共振信号(以下称为“MRI信号”)相关联的图像数据。在一些实施例中，对象可以包括身体、物质、物体等或其任何组合。在一些实施例中，对象可以包括身体的特定部位、特定器官或特定组织，例如头部、大脑、颈部、身体、肩膀、手臂、胸部、心脏、胃、血管、软组织、膝盖、脚等，或其任何组合。在一些实施例中，医疗装置110可以经由网络130将图像数据传输到一个或以上处理引擎120、存储设备140和/或终端设备150以进行进一步处理。例如，图像数据可以被发送到一个或以上处理引擎120以生成MRI图像，或者可以被存储在存储设备140中。

医疗装置110还可以进一步包括放射治疗部件(以下称为“放射治疗设备”)。放射治疗设备可以为靶区域(例如肿瘤)的治疗提供辐射。本文使用的辐射可以包括粒子射线、光子射线等。粒子射线可以包括中子、质子、电子、μ介子、重离子、α射线等，或其任意组合。光子射线可以包括X射线、γ射线、紫外线、激光等或其任意组合。在一些实施例中，放射治疗设备可以在MRI设备提供的图像数据的辅助下产生一定剂量的放射线以进行放射治疗。例如，可以处理图像数据以定位肿瘤和/或确定放射线的剂量。

一个或以上处理引擎120可以处理从医疗装置110、存储设备140和/或终端设备150获得的数据和/或信息。例如，一个或以上处理引擎120可以处理图像数据并基于图像数据重建至少一个MRI图像。又例如，一个或以上处理引擎120可以基于至少一个MRI图像来确定治疗区域的位置和放射剂量。MRI图像具有提供例如优异的软组织对比度、高分辨率、几何精度的优势，可以精确定位治疗区域。MRI图像可以用于在确定治疗计划和执行治疗期间检测治疗区域的变化(例如，肿瘤消退或转移)，从而可以相应调整原始治疗计划。原始治疗计划可以在治疗开始之前确定。例如，可以在治疗开始之前至少一天、三天、一周、两周或一个月等确定原始治疗计划。

在一些实施例中，一个或以上处理引擎120可以是与医疗装置110通信并处理来自MRI设备和/或放射治疗设备的数据的单个处理引擎。可替代地，一个或以上处理引擎120可以包括至少两个处理引擎。至少两个处理引擎中的一个可以与医疗装置110的MRI设备通信并处理数据，至少两个处理引擎中的另一个可以与医疗装置110的放射治疗设备通信并处理数据。在一些实施例中，一个或以上处理引擎120可以包括治疗计划系统。至少两个处理引擎可以彼此通信。

在一些实施例中，一个或以上处理引擎120可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，一个或以上处理引擎120可以在医疗装置110的本地或远程。例如，一个或以上处理引擎120可以经由网络130访问来自医疗装置110、存储设备140和/或终端设备150的信息和/或数据。又例如，一个或以上处理引擎120可以直接连接到医疗装置110、终端设备150和/或存储设备140以访问信息和/或数据。在一些实施例中，一个或以上处理引擎120可以在云平台上实现。云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间、多云等，或其任意组合。

网络130可以包括可以促进医疗系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，一个或以上医疗系统100的组件(例如医疗装置110、一个或以上处理引擎120、存储设备140或终端设备150)可以经由网络130与医疗系统100的一个或以上其他部件通信信息和/或数据。例如，一个或以上处理引擎120可以经由网络130从医疗装置110获得图像数据。又例如，一个或以上处理引擎120可以经由网络130从终端设备150获得用户指令。网络130可以包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局部区域网络(LAN)、广域网(WAN))、有线网络(例如，以太网络)、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络)、蜂窝网络(例如长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机等或其任何组合。在一些实施例中，网络130可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络130可以包括诸如基站和/或互联网交换点之类的有线和/或无线网络接入点，医疗系统100的一个或以上组件可以通过其连接到网络130以交换数据和/或信息。

存储设备140可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备140可以存储从一个或以上处理引擎120和/或终端设备150获得的数据。在一些实施例中，存储设备140可以存储数据和/或指令，一个或以上处理引擎120可以执行或使用这些数据和/或指令来执行本申请中描述的示例性方法。在一些实施例中，存储设备140可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、基于云的存储设备、易失性读写内存、只读内存(ROM)等，或其任何组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪光驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机访问内存(RAM)。示例性RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)、零电容器RAM(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)、数字多功能磁盘ROM等。在一些实施例中，可以在本申请中其他地方描述的云平台上设置存储设备140。

在一些实施例中，存储设备140可以连接到网络130以与医疗系统100的一个或以上其他组件(例如，一个或以上处理引擎120或终端设备150)通信。医疗系统100的一个或以上组件可以经由网络130访问存储在存储设备140中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备140可以是一个或以上处理引擎120的一部分。

终端设备150可以与医疗装置110、一个或以上处理引擎120和/或存储设备140连接和/或通信。例如，一个或以上处理引擎120可以从终端设备150获取扫描协议。又例如，终端设备150可以从医疗装置110和/或存储设备140获得图像数据。在一些实施例中，终端设备150可以包括移动设备151、平板计算机152、膝上型计算机153等，或其任意组合。例如，移动设备151可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、膝上型计算机、平板计算机、台式计算机等，或其任何组合。在一些实施例中，终端设备150可以包括输入设备、输出设备等。输入设备可以包括字母数字和其他按键，这些按键可以通过键盘、触摸屏(例如，带有触觉或触觉反馈)、语音输入、眼球跟踪输入、大脑监控系统或任何其他类似的输入机制输入。通过输入设备接收的输入信息可以经由例如总线传输到一个或以上处理引擎120，以进行进一步处理。其他类型的输入设备可以包括光标控制设备，例如鼠标、轨迹球或光标方向键等。输出设备可以包括显示器、扬声器、打印机等，或其任意组合。在一些实施例中，终端设备150可以是一个或以上处理引擎120的一部分。

该描述旨在是说明性的，而不是限制本申请的范围。许多替代、修改和变化对本领域普通技术人员将是显而易见的。本文描述的示例性实施方式的特征、结构、方法和特性可以以各种方式组合以获得另外的和/或替代的示例性实施方式。例如，存储设备140可以是包括云计算平台的数据存储，诸如公云等。在一些实施例中，一个或以上处理引擎120可以集成到医疗装置110中。但是，这些变化与修改不会超出本申请的范围。

图2是根据本申请的一些实施例示出的示例性医疗装置。所述医疗装置可以包括MRI设备200。如图2所示，MRI设备200可以包括容纳空间201、主磁体202、一个或以上梯度线圈(未示出)和一个或以上射频(RF)线圈(未示出)。

图2中所示的X轴、Y轴和Z轴可以形成一个正交坐标系。如图2所示，X轴和Z轴,可以是水平的，Y轴可以是垂直的。如图2所示，X轴的正方向可以是从面向MRI设备200的正面的方向看，从MRI设备200的右侧到左侧；Y轴的正方向可以是从MRI设备200的下部到上部；Z轴的正方向可以指目标对象203被移出MRI设备200的容纳空间201的方向，由MRI设备200的背面指向正面。

在一些实施例中，根据主磁体202的类型，MRI设备200可以是永磁体MRI扫描仪、超导电磁体MRI扫描仪或电阻性电磁体MRI扫描仪等。在一些实施例中，根据磁场的强度，MRI设备200可以是高场MRI扫描仪、中场MRI扫描仪和低场MRI扫描仪等。在一些实施例中，MRI设备200可以是封闭孔(圆柱)型、开放孔型等。

主磁体202可以通过至少一个主磁场线圈产生静态的磁场B0。主磁体202可以是各种类型，包括例如永磁体、超导电磁体、电阻电磁体等。超导电磁体可以包括铌、钒、锝合金，或者铜氧化物等。主磁体202形成沿轴线方向(例如，图2所示的Z方向)延伸的容纳空间201，用于容纳目标对象203。在一些实施例中，主磁体202的形状可以是环形的，也可以是其他形状。

一个或以上梯度线圈可以在X、Y和/或Z方向上生成磁场梯度。所述磁场梯度可以叠加在由主磁体202产生的主磁场上并扭曲主磁场，使得物体的质子的磁取向可以根据它们在梯度场内的位置而变化，从而对MR信号进行空间编码。在一些实施例中，一个或以上的梯度线圈可能包括X方向(或轴)线圈、Y方向(或轴)线圈、Z方向(或轴)线圈等。

一个或以上RF线圈可以向目标对象(例如，身体、物质、物体)发射RF脉冲和/或从中接收MR信号。在一些实施例中，RF线圈可以包括RF发射线圈和/或RF接收线圈。RF发射线圈可以发射RF脉冲信号，该RF脉冲信号可以激发对象中的核，使其在拉莫尔频率上谐振。RF接收线圈可以接收从对象发射的MR信号。在一些实施例中，RF发射线圈和RF接收线圈可以被集成到单个线圈中，例如，发射/接收线圈。RF线圈可以是各种类型中的一种，例如正交线圈、相位阵列线圈等。在一些实施例中，不同的RF线圈240可用于扫描被检体的不同部位，例如，头部线圈、膝关节线圈、颈椎线圈、胸椎线圈、颞下颌关节(TMJ)线圈等。在一些实施例中，根据其功能和/或尺寸，RF线圈可以分为容积线圈和本地线圈。例如，容积线圈可以包括笼式线圈、横向电磁线圈、表面线圈等。又例如，本地线圈可能包括螺管线圈、鞍型线圈、柔性线圈等。

在一些实施例中，MRI设备200可以进一步包括病床204。在一些实施例中，病床204的至少一部分可沿Z方向移动并进入MRI设备200的容纳空间201。在一些实施例中，目标对象203可以被放置在病床204上并且被送到容纳空间201中。在一些实施例中，病床204的至少一部分也可以作二维、三维、四维、五维或六维移动。

在一些实施例中，主磁体202的主磁场线圈可以具有平面的形状，也可以具有不在同一平面上的三维形状。在一些实施例中，所述主磁场线圈的至少两个弯折部分的弯折方向对应不同平面。弯折部分的弯折方向可以指弯折部分两端的延伸方向或切线方向。

例如，图3A所示，跑道型线圈300-1具有平面的形状。跑道型主磁场线圈300-1包括弯折部分303，304，305，以及306。弯折部分303，304，305，以及306的弯折方向如图3A中的箭头所示。可见，跑道型线圈300-1的弯折部分303，304，305，以及306的弯折方向对应同一个平面307(如图3A中的虚线框所示)。如图3B所示，鞍型主磁场线圈300-2具有不在同一平面上的三维形状。鞍型主磁场线圈300-2至少包括弯折部分301和302。弯折部分301和302的弯折方向如图3B中的箭头所示。鞍型主磁场线圈300-2的弯折部分301对应平面308，鞍型主磁场线圈300-2的弯折部分302对应平面309。

如图3C所示，cos-theta型主磁场线圈300-3具有不在同一平面上的三维形状。cos-theta型主磁场线圈300-3至少包括弯折部分310和311。弯折部分310和311的弯折方向如图3C中的箭头所示。cos-theta型主磁场线圈300-3的弯折部分310对应平面312，cos-theta型主磁场线圈300-3的弯折部分311对应平面313。

在一些实施例中，主磁体202的主磁场线圈可以包括跑道型线圈300-1、鞍型线圈300-2、cos-theta型线圈300-3中的至少一种。

在一些实施例中，主磁体202可以包括沿容纳空间201的径向相对设置的第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组，所述第一主磁场线圈组和/或所述第二主磁场线圈组可以包括至少一个所述主磁场线圈。例如，如图3B所示，主磁体202可以包括沿容纳空间201的径向相对设置的第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组，所述第一主磁场线圈组包括鞍型线圈300-2，所述第二主磁场线圈组可包括鞍型线圈300-4，容纳空间201位于鞍型线圈300-2和鞍型线圈300-4之间。又例如，所述第一主磁场线圈组包括cos-theta型线圈300-3，所述第二主磁场线圈组可包括cos-theta型线圈300-5，容纳空间201位于cos-theta型线圈300-3和cos-theta型线圈300-5之间。图3B和图3C中的Z方向与图2中的Z方向对应。

在一些实施例中，主磁体202的主磁场线圈的形状可以相同或不同。例如，主磁体202的主磁场线圈可以都是鞍型线圈或cos-theta型线圈。又例如，第一主磁场线圈组包括鞍型线圈和cos-theta型线圈。再例如，第一主磁场线圈组包括鞍型线圈，第二主磁场线圈组包括cos-theta型线圈。

在一些实施例中，所述第一主磁场线圈组和/或所述第二主磁场线圈组中的至少两个主磁场线圈可以沿容纳空间201的径向堆叠设置。在一些实施例中，所述第一主磁场线圈组和/或所述第二主磁场线圈组中的至少两个主磁场线圈可以沿容纳空间201的周向和/或轴向平铺设置。在一些实施例中，所述第一主磁场线圈组和/或所述第二主磁场线圈组中的至少两个主磁场线圈可以嵌套设置(如图9所示)。在一些实施例中，至少两个主磁场线圈之间可以串联连接。例如，至少两个主磁场线圈之间通过超导接头连接。

在一些实施例中，沿径向相对设置的第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组可以在第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组之间(例如，容纳空间201中)形成二极场区域，从而产生与轴线方向(例如，Z方向)成预设角度(例如，大于0度小于等于90度)的主磁场，例如，产生与轴线方向(例如，Z方向)垂直的主磁场。

如果将一个跑道型线圈制成具有不在同一平面上的三维形状的线圈，与跑道型线圈相比，具有不在同一平面上的三维形状的线圈沿主磁场方向的投影面积会小于跑道型线圈，根据磁通量原理，磁通量一定的情况下(例如，线圈中所通电流一致)，垂直通过磁场线的面积越小，磁场强度越大。也就是说，在线圈质量相同的情况下，具有不在同一平面上的三维形状的线圈可以产生更强或匀场面积更大的磁场；从另外一个角度讲，如果需要产生相同强度或相同匀场面积的磁场，所需的具有不在同一平面上的三维形状的线圈的质量比跑道型线圈更小，更小的线圈质量会使MRI设备更轻便。

另外，以鞍型线圈为例，如图4A和图4B所示，若鞍型线圈400-1的边401与容纳空间201的中心区域402的距离等于跑道型线圈400-2的边405与容纳空间201的中心区域402的距离，鞍型线圈400-1的边404可以看作沿靠近中心区域402的方向弯折，使鞍型线圈400-1具有不在同一平面上的三维形状，则相比于跑道型线圈400-2的边406，鞍型线圈400-1弯折的边404距离中心区域402更近(距离403小于距离407)，因此，鞍型线圈400-1弯折的边404对于中心场的贡献比跑道型线圈400-2的边406更高。

在一些实施例中，主磁场在一定范围内的均匀度可以好于1个ppm。在所述范围内，主磁场在主动匀场和被动匀场部件的条件下，保持较高的均匀性。在一些实施例中，所述范围可以是以MRI设备成像视野中心为中心的立体区域，例如，球体积区域，正方体区域、长方体区域、圆柱形区域、椭球体区域等。例如，所述范围可以是以MRI设备成像视野中心为球心，直径大于50cm的球体积区域。

作为示例，如图8所示，以鞍型线圈为例，鞍型线圈800包括沿径向相对设置的第一主磁场线圈组801和第二主磁场线圈组802。在第一主磁场线圈组801和第二主磁场线圈组802之间可以形成二极场区域，从而产生与轴线方向805(例如，与Z方向对应)成预设角度(例如，大于0度小于等于90度)的主磁场，例如，产生与轴线方向垂直的主磁场。例如，如图8所示，在第一主磁场线圈组801和第二主磁场线圈组802中通以顺时针方向的电流(如图8中箭头方向所示)，可以在截面803中产生如图8所示的磁场。截面803与轴线805垂直，并且沿轴线805的方向位于鞍形线圈800的中间位置。第一主磁场线圈组801和第二主磁场线圈组802产生的磁场在一个球体积区域内的均匀度好于1个ppm。所述球体积区域位于第一主磁场线圈组801和第二主磁场线圈组802形成的容纳空间的中心，轴线805穿过所述球体积区域的球心。区域804为所述球体积区域中对应截面803的球体积中心区域。

在一些实施例中，MRI设备200包括真空容器，其环绕形成沿轴线方向延伸的容纳空间。主磁体202设置在所述真空容器内。

在一些实施例中，主磁体202还可以包括至少一个屏蔽线圈。所述屏蔽线圈可以用于保护主磁场不被外接因素干扰，也可以限制主磁场以杂散磁场的方式向周围环境中散布。在一些实施例中，屏蔽线圈中接通的电流方向与主磁场线圈中接通的电流方向相反，以使屏蔽线圈产生反向的磁场来抵消主磁场的杂散磁场，从而达到屏蔽的目的。

在一些实施例中，屏蔽线圈可以包括沿容纳空间径向相对设置的第一屏蔽线圈组和第二屏蔽线圈组，位于真空容器内。第一屏蔽线圈组和第一主磁场线圈组对应，位于第一主磁场线圈组外侧(例如，第一主磁场线圈组沿径向远离容纳空间轴线的一侧)，第二屏蔽线圈组和第二主磁场线圈组对应，位于第二主磁场线圈组外侧。在一些实施例中，第一屏蔽线圈组和第二屏蔽线圈组可以分别套设在第一主磁场线圈组和第二人主磁场线圈组的外侧。在一些实施例中，屏蔽线圈的形状与主磁场线圈的形状可以相同，例如，都为鞍型线圈或cos-theta型线圈。

在一些实施例中，第一屏蔽线圈组和第二屏蔽线圈组可以分别包括至少一个屏蔽线圈。在一些实施例中，所述第一屏蔽线圈组和/或所述第二屏蔽线圈组中的至少两个屏蔽线圈可以沿容纳空间的径向堆叠设置。在一些实施例中，所述第一屏蔽线圈组和/或所述第二屏蔽线圈组中的至少两个主磁场线圈可以沿容纳空间的周向和/或轴向平铺设置。在一些实施例中，所述第一屏蔽线圈组和/或所述第二屏蔽线圈组中的至少两个主磁场线圈可以嵌套设置。

如图9所示，以鞍型线圈为例，第一主磁场线圈组901和第二主磁场线圈组902分别包括3个嵌套设置的鞍型主磁场线圈。第一屏蔽线圈组903和第二屏蔽线圈组904沿径向相对设置。第一屏蔽线圈组903和第一主磁场线圈组901对应，第二屏蔽线圈组904和第二主磁场线圈组902对应。第一屏蔽线圈组903和第二屏蔽线圈组904分别包括1个鞍型屏蔽线圈，分别套设于第一主磁场线圈组901和第二主磁场线圈组902的外侧。

图5是根据本申请的一些实施例示出的示例性医疗装置。如图5所示，医疗装置可以包括MRI设备510和放射治疗设备520。在一些实施例中，图2所述的MRI设备200可以应用于MRI设备510。图5中的X、Y、Z方向与图2中的X、Y、Z方向对应。

放射治疗设备520可以包括辐射源，设置在真空容器的外部。辐射源用于将治疗束发送到所述目标对象的感兴趣区域的至少一部分。治疗束可以包括粒子射线、光子射线等。粒子射线可以包括中子、质子、电子、μ介子、重离子、α射线等，或其任意组合。光子射线可以包括X射线、γ射线、紫外线、激光等或其任意组合。在一些实施例中，放射治疗设备520可以进一步包括探测器(未示出)，被配置为接收所述治疗束，所述探测器与所述辐射源沿径向相对设置，并可以与辐射源一同旋转。

应该注意的是，上述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于具有本领域普通技能的人员，可以在本申请的教导下进行多种变化或修改。例如，放射治疗设备520可以进一步包括被配置为加速电子、离子或质子的线性加速器、剂量检测装置、温度控制装置(例如冷却装置)、多层准直仪等，或其任何组合。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。

在一些实施例中，辐射源发射的治疗束的方向与容纳空间的轴向垂直。在本申请中，辐射源发射的治疗束的方向指治疗束的轴线方向。在一些实施例中，MRI设备510的主磁体可以与辐射源绕容纳空间的轴向同步转动，使得辐射源沿容纳空间径向的投影至少部分落入所述第一主磁场线圈组所围成的区域内或者位于所述第二主磁场线圈组所围成的区域内。例如，如图5所示，MRI设备510的主磁体可以与辐射源绕容纳空间的轴向同步转动，使得所述辐射源发出的所述治疗束的方向与主磁场方向B0始终相同。在一些实施例中，主磁场在一定范围内的均匀度可以好于1个ppm。在所述范围内，主磁场的方向与辐射源发出的治疗束的方向保持一致，且在主动匀场和被动匀场部件的条件，保持较高的均匀性。在一些实施例中，所述范围可以是以MRI设备510成像视野中心为中心的立体区域，例如，球体积区域，正方体区域、长方体区域、圆柱形区域、椭球体区域等。例如，所述范围可以是以MRI设备510成像视野中心为球心，直径大于50cm的球体积区域。仅作为示例，MRI设备510的主磁体与辐射源可以绕轴向旋转任何角度，例如90度、180度、360度、450度、540度。在放疗过程中，MRI设备与放疗设备一同旋转，可以实现治疗中的实时影像引导等功能。

在一些实施例中，放射治疗设备520和MRI设备510可以共同旋转。例如，放射治疗设备520和MRI设备510可以安装在同一个机架上，随机架共同旋转。在一些实施例中，放射治疗设备520和MRI设备510可以独立旋转，例如，放射治疗设备520和MRI设备510可以安装在不同的机架上，同步但独立旋转。在一些实施例中，放射治疗设备520(例如，辐射源，探测器，准直器等)可以相对固定地安装在MRI设备510的主磁体上，随主磁体共同旋转。

本申请中的MRI设备，其产生的主磁场B0与治疗束的方向是一致的，可以最大幅度的降低束流的横向偏移，治疗束可以在较强的磁场中稳定加速传输。MRI设备可以设计成具有较高的中心磁场的强度，例如，大于1.5T以上，用于MRI磁共振成像。

同时，MRI设备产生的主磁场B0与治疗束的方向一致，可以避免或减少束流在加速或者传输路径上在主磁场的影响下撞击到腔壁上而丢失，从而提高磁共振引导的放射治疗设备的剂量率；另外，治疗束可以以更高的传输效率达到MRI设备容纳空间的等中心区域，降低磁体磁屏蔽的设计和加工难度，从而保证磁体的磁场均匀性。

图6是根据本申请的一些实施例示出的示例性医疗装置。所述医疗装置可以包括MRI设备600。在一些实施例中，图2所述的MRI设备200可以应用于MRI设备600。图6中的X、Y、Z方向与图2中的X、Y、Z方向对应。

如图6所示，MRI设备600可以包括主磁体608。主磁体608形成沿轴线方向(例如，图6所示的Z方向)延伸的容纳空间602，用于容纳目标对象607。MRI设备600可以进一步包括病床613。在一些实施例中，病床613的至少一部分可沿Z方向移动并进入MRI设备600的容纳空间602。目标对象607可以被放置在病床613上并且被送到容纳空间602中。

主磁体608可以包括沿容纳空间602的径向相对设置的第一主磁场线圈组609和第二主磁场线圈组610。容纳空间602位于第一主磁场线圈组609和第二主磁场线圈组610之间。所述第一主磁场线圈组609和/或所述第二主磁场线圈组610可以包括至少一个具有不在同一平面上的三维形状的主磁场线圈，例如，鞍型线圈，或cos-theta型线圈。例如，如图6所示，第一主磁场线圈组609和第二主磁场线圈组610包括鞍型线圈。

如图6所示，MRI设备600可以包括至少一个第一开孔601，放射治疗设备的辐射源606发出的治疗束可以通过第一开孔601射向位于容纳空间602的目标对象607的感兴趣区域的至少一部分。在MRI设备600的主磁体608上开设通孔，可以增加磁体的机械结构强度，提高磁体的稳定性，可以在通孔上方安装放射治疗设备的辐射源606，开孔处可以保持较高的粒子传输效率，使治疗束没有阻挡的达到等中心靶区，提高射线利用率，最终提高剂量率。

在一些实施例中，MRI设备600可以包括至少一个第二开孔603，至少一个第一开孔601和至少一个第二开孔603沿容纳空间602的径向相对设置，放射治疗设备的治疗束可以穿过第二开孔603被放射治疗设备的探测器接收。例如，第一开孔601和第二开孔603可以设置在真空容器上，沿容纳空间602的径向相对设置。

在一些实施例中，第一开孔和/或第二开孔可以是任意形状，例如，圆形，椭圆形，矩形等，本申请不作限定。

在一些实施例中，第一开孔601可以开设在第一主磁场线圈组的两个线圈之间，或者开设在第一主磁场线圈组的一个线圈围成的区域。在一些实施例中，第一开孔可以开设在第一主磁场线圈组沿容纳空间602的径向远离目标对象607的一侧(如图6所示，第一开孔601开设在第一主磁场线圈组609沿容纳空间602的径向远离目标对象607的一侧)。在一些实施例中，第二开孔可以开设在第二主磁场线圈组的两个线圈之间，或者开设在第二主磁场线圈组的一个线圈围成的区域。在一些实施例中，第二开孔可以开设在第二主磁场线圈组沿容纳空间602的径向远离目标对象607的一侧(如图6所示，第二开孔603开设在第二主磁场线圈组610沿容纳空间602的径向远离目标对象607的一侧)。

在一些实施例中，当MRI设备600包括至少两个第一开孔时，所述至少两个第一开孔可以沿容纳空间602的轴线方向或者容纳空间602的周向并列排列。可以在其中一个第一开孔上方安装放射治疗设备的辐射源606。在一些实施例中，当MRI设备600包括至少两个第二开孔时，所述至少两个第二开孔可以沿容纳空间602的轴线方向或者容纳空间602的周向并列排列。可以在其中一个第二开孔处安装放射治疗设备的探测器。在一些实施例中，第一开孔和第二开孔的数量可以相同或不同。

在一些实施例中，MRI设备600可以进一步包括机架605，用于支撑主磁体608。主磁体608可以相对于机架605进行旋转。主磁体608可以安装在机架605，主磁体608与机架605之间可以通过例如轴承实现相对转动。

在一些实施例中，放射治疗设备(例如，辐射源606，探测器，准直器等)和主磁体608都可以安装在机架605上，共同旋转。

在一些实施例中，放射治疗设备(例如，辐射源606，探测器，准直器等)可以安装在不同于机架605的放疗机架上，与主磁体608同步但独立旋转。例如，放疗机架可以具有环形的形状，设置在主磁体608周围。辐射源606，探测器，准直器可以安装在放疗机架的圆周上。又例如，放疗机架可以位于MRI设备600的背面。辐射源606可以经由治疗臂安装在放疗机架上。

在一些实施例中，主磁体608可以通过悬挂装置与机架605或放疗机架相对固定。

在一些实施例中，放射治疗设备(例如，辐射源606，探测器，准直器等)可以相对固定地安装在主磁体608上。例如，辐射源606和/或准直器可以安装在第一开孔601处，随主磁体608共同旋转。又例如，探测器(图6中未示出)可以安装在第二开孔603处，随主磁体608共同旋转。

在一些实施例中，MRI设备600可以进一步包括至少一个冷却装置604，用于冷却主磁体的超导线圈。在一些实施例中，超导线圈的冷却方式可以包括液氦浸泡冷却方式，用于连接MRI设备600的低温容器的外部真空容器和内部热屏蔽层，也可以用于将主磁体608固定在外部支撑结构(例如，机架605)上。在一些实施例中，如果MRI设备600与放射治疗设备一同旋转，当系统启动、停止，尤其是当安全联锁触发系统需要急停时，主磁体结构会承担一定的加速度载荷。悬挂装置可以采用钛合金拉杆，使得主磁体可以承受各类运动工况。在一些实施例中，悬挂装置可以设置温度节点或采用分段设计，降低磁体的漏热。

图7是根据本申请的一些实施例示出的示例性传导冷却方式示意图。

在一些实施例中，主磁体可以为超导磁体，超导磁体可以采用传导冷却方式，即通过导冷结构直接将超导磁体线圈与制冷机冷头连接，实现磁体冷却。

如图7所示，超导磁体702可以布置于真空容器701中。超导磁体702与真空容器701之间可以有屏蔽层703以减小辐射传热。屏蔽层703可以与制冷机一级冷头端板704连接。超导磁体702可以通过导冷结构706与制冷机二级冷头端板705连接。

传导冷却方式相比于液氦浸泡冷却方式，线圈、用于支撑线圈的磁体骨架等结构可能会存在一定温差。为了提高超导磁体的可靠性，减小传热温差，超导磁体可以采用高热导率铝合金作为内骨架和高纯无氧铜或高纯铝的外绑扎，构成均温结构。接触界面采用铟箔压接，改善接触热阻。

相比于液氦浸泡冷却方式，传导冷却方式液氦用量更少，运行成本更低；另外，传导冷却方式无需液氦浸泡超导线圈，避免由于主磁体旋转带来的液氦液面变化导致的超导线圈容易失超。

上述描述旨在是说明性的，而不是限制本申请的范围。许多替代、修改和变化对本领域普通技术人员将是显而易见的。本文描述的示例性实施方式的特征、结构、方法和特性可以以各种方式组合以获得另外的和/或替代的示例性实施方式。例如，本申请中的放射治疗设备可以替换为CT设备或X射线设备，本申请中的MRI设备可以与CT设备或X射线设备组成多模态成像装置，MRI设备可以与CT设备或X射线设备同步转动，使得辐射源发出的线束的轴线方向与主磁场方向相同。但是，这些变化与修改不会超出本申请的范围。

本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)与跑道型线圈相比，具有不在同一平面的三维形状的线圈沿主磁场方向的投影面积会小于跑道型线圈，可以产生更强或匀场面积更大的磁场；从另外一个角度讲，如果需要产生相同强度或相同匀场面积的磁场，所需的具有不在同一平面的三维形状的线圈的质量比跑道型线圈更小，更小的线圈质量会使MRI设备更轻便；(2)相比于跑道型线圈，具有不在同一平面的三维形状的线圈的边距离容纳空间的中心区域更近，因此，具有不在同一平面的三维形状的线圈对于中心场的贡献更高；(3)本申请中的MRI设备，其产生的主磁场B0与放射治疗设备的治疗束的方向是一致的，可以最大幅度的降低束流的横向偏移，治疗束可以在较强的磁场中稳定加速传输。MRI设备可以设计成具有较高的中心磁场的强度，例如，大于1.5T以上，用于MRI磁共振成像；(4)MRI设备产生的主磁场B0与治疗束的方向一致，可以避免或减少束流在加速或者传输路径上在主磁场的影响下撞击到腔壁上而丢失，从而提高磁共振引导的放射治疗设备的剂量率；治疗束可以以更高的传输效率达到MRI设备容纳空间的等中心区域，降低磁体磁屏蔽的设计和加工难度，从而保证磁体的磁场均匀性。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。这类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以所述类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种磁共振设备，包括：

产生主磁场的主磁体，所述主磁体形成沿轴线方向延伸的容纳空间，用于容纳目标对象；

所述主磁体包括沿所述容纳空间的径向相对设置的第一主磁场线圈组和第二主磁场线圈组，由所述第一主磁场线圈组和所述第二主磁场线圈组产生的所述主磁场方向与所述容纳空间的轴线方向形成预设角度；

所述主磁场线圈具有不在同一平面的三维形状，所述主磁场线圈的至少两个弯折部分的弯折方向对应不同平面。

2.根据权利要求1所述的磁共振设备，所述主磁场线圈包括鞍型线圈或cos-theta型线圈。

3.根据权利要求1所述的磁共振设备，所述第一主磁场线圈组或所述第二主磁场线圈组包括至少一个所述主磁场线圈。

4.一种治疗系统，包括：

权利要求1-3中任一项所述的磁共振设备；

放射治疗设备，包括用于将治疗束发送到所述目标对象的感兴趣区域的至少一部分的辐射源。

5.根据权利要求4所述的治疗系统，所述主磁体与所述辐射源绕所述轴线同步转动，使得所述辐射源沿所述径向的投影至少部分落入所述第一主磁场线圈组所围成的区域内或者位于所述第二主磁场线圈组所围成的区域内。

6.根据权利要求4所述的治疗系统，所述磁共振设备包括至少一个第一开孔，所述治疗束通过所述第一开孔射向所述感兴趣区域的至少一部分。

7.根据权利要求6所述的治疗系统，所述放射治疗设备包括探测器，被配置为接收所述治疗束，所述探测器与所述辐射源沿所述径向相对设置。

8.根据权利要求7所述的治疗系统，所述磁共振设备包括至少一个第二开孔，所述至少一个第一开孔和所述至少一个第二开孔沿所述径向相对设置，所述治疗束穿过所述第二开孔被所述探测器接收。

9.根据权利要求4所述的治疗系统，所述主磁场线圈包括超导线圈。

10.根据权利要求9所述的治疗系统，所述主磁场线圈的冷却方式包括传导冷却。